基于网格模型的混凝土细观结构数值模拟

基于改进的网格模型,模拟了全级配数值试件在轴向受压下的力学行为。讨论了W e ibu ll分布中的均质度、同一级配不同骨料分布对数值结果的影响。     

基于CT图像的细观混凝土孔隙缺陷研究

将混凝土看作由骨料、砂浆、界面和孔隙缺陷组成的细观非均质材料,借助计算机断层扫描(CT)技术,建立了考虑孔隙缺陷相的细观混凝土模型,对有、无孔隙缺陷情况下混凝土的受拉破坏过程及应力集中的大小与分布进行了对比分析,研究了孔隙缺陷的面积统计分布规律.结果表明:孔隙缺陷的存在会增强混凝土材料的整体非均质性和拉应力分布的非均匀性,导致明显的应力集中;孔隙缺陷面积的分布规律基本符合Lognormal概率分布规律.     

蒙特卡罗法在混凝土数值模拟中的应用

概述了混凝土结构层次观点,介绍了混凝土数值模拟方法及蒙特卡罗方法,重点讨论了蒙特卡罗法在混凝土细观层次上数值模拟的应用,分析了随机数产生的原理,详述了蒙特卡罗法建立随机骨料模型的过程,总结了蒙特卡罗法应用于模拟随机骨料结构的有效性。     

高掺量粉煤灰混凝土中界面过渡区的细观结构分析

采用环境扫描电子显微镜观测混凝土试块的骨料与水泥石界面 ,试块包括普通混凝土、仅掺粉煤灰的混凝土和同时掺粉煤灰、膨胀剂的混凝土 ,同时利用图像处理软件对扫描电镜图像进行定量研究 ,发现掺入粉煤灰后界面性能有一定的改善 ,而掺入膨胀剂则能显著改善界面性能。说明适量的膨胀剂可以有效减少混凝土的初始缺陷。     

准脆性材料单轴拉伸破坏全过程物理模型研究

试图建立由细观物理元件系统组成的物理模型,根据该模型的运动状态模拟准脆性材料的单轴受拉损伤破坏全过程。修正平行杆模型是基于准脆性材料单轴受拉破坏的宏观表现,考虑损伤材料名义应力和有效应力之间的等价关系,建立的考虑均匀损伤的物理模型。在此基础上,考虑破坏过程中局部软化阶段的尺寸效应,假设拉伸破坏过程发生在宽度一定的断裂过程区内,建立非局部的损伤物理模型——双本构物理模型,推导整个受力过程的本构关系。详细描述整个受力过程所经历的任意损伤状态,从一个新颖的视角对细观非均质材料的破坏机制进行探讨。通过该模型区分开实际试验过程中对应的峰值应力状态和出现宏观裂纹的临界状态,并且根据此临界状态将整个受力过程分为均匀损伤阶段和局部破坏阶段。算例表明,该模型可以较真实地反映准脆性材料在准静态单轴拉伸损伤破坏的整个过程中所表现出来的宏观特性。提出新的材料破坏理论——材料内在力学性能发挥机制理论,认为准脆性材料的整个受力破坏过程受这个内在规律支配。     

基于非线性接触本构的颗粒材料离散元数值模拟

在考虑颗粒间细观非线性接触关系的基础上,基于空隙胞元法,采用颗粒离散元法对二维颗粒体试样进行了平面应变数值模拟。颗粒间接触用广义弹簧单元表示,相邻颗粒接触点的塑性变形用非线性弹簧表示。在准静态、小变形条件下,研究了试样的微观织构变化和宏观力学行为。单个空隙胞元的变形通过周围颗粒的相对运动来计算,将离散系统中的变形与连续体中的相应变形联系起来,应用于颗粒离散元方法中平均应力的计算。文中给出了细观尺度上局部织构(通过空隙数,接触价键,配位数来表征)的变化过程,对比了不同情况下的应力–应变关系曲线,再现了试样的加卸载曲线。结果表明了颗粒介质之间的咬合作用对材料的宏观力学行为有比较明显的影响。     

岩石非线性细观响应中温度 对岩石力学性能的影响

 对饱和岩石随温度变化情况进行实验研究，其结果显示：饱和岩石随温度升高，模量、波速减小；随温度继续升高，模量、波速又随温度升高而增大。这一规律是热激活弛豫波动理论模型的佐证。将这一温度效应引入隐含内力的细观PM(Preisach-Mayergoyz)模型中，则模型中的模量Ki变为与温度相关的函数Ki(T)。温度T的变化同样会引起PM空间中滞回细观单元(HMU)特征长度和PM空间HMU密度分布的变化，从而引起宏观模量的变化，为此建立温度对PM空间非经典单元(NCU)密度影响的函数关系。在此基础上进行温度效应的细观研究，且对循环加载滞回圈的温度效应进行模拟，取得滞回圈随温度升高向应变增大方向移动，滞回圈模量降低，随温度继续升高，滞回圈又随温度升高朝低应变方向移动，模量增大。这一细观模拟结果与国内外相关实验结果是一致的。     

混凝土类脆性材料损伤断裂数值模拟研究

对混凝土类材料细观结构的数值模拟从理论上进行了系统的分析，并采用梁—颗粒模型BPM^2(beam—particle model)模拟了混凝土在单轴受压状态下的破坏过程。在模型中用三种类型粱单元形成混凝土细观数值模型以模拟混凝土细观结构的非均匀性。数值模拟结果显示，混凝土宏观破坏是由于其内部细观裂纹产生、扩展、连接的结果。通过数值模拟结果的对比分析揭示出混凝土破坏形态随材料性质分布的非均匀性变化而不同，井探讨了混凝土材料细观结构数值模拟的发展方向。     

沥青混合料的细观结构分析软件MASAC指标体系

基于图像处理算法研究的基础上，编制适用Windows系统的用于专门进行沥青混合料的细观结构分析软件MASAC。主要阐述沥青混合料的细观结构分析软件MASAC指标体系，并对部分指标的功能进行简单的介绍。该指标体系分成5大类，即：集料颗粒的形状、集料颗粒的排列方式、集料颗粒的接触关系、集料间孔隙以及集料的分布状态。在对细观结构分析的基础上，可以研究沥青混合料细观结构与宏观性能的内在联系，评价沥青混合料均匀性好坏。     

真三轴条件下的岩石细观损伤力学模型

本文提出了真三轴条件下的岩石细观损伤力学模型，建立了岩石的损伤演化方程，给出了损伤柔度的求解公式。数值分析表明中主应力对岩石应力－应变关系有明显的影响，一般表现为随中主应力的增加，最大主应力方向的变形减小，最小主应力方向的变形增大；但当最大主应力很大时，大的中主应力反而使最大主应力方向的变形增加，最小主应力方向的变形减小。